devoir physique

Pages: 9 (2094 mots) Publié le: 4 janvier 2015
Le 17/12/2012
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Devoir commun n°1 (3h30min)
Tale S

BECAUD
CALCULATRICE AUTORISEE

Durée : 3h30min


Les portables seront éteints et placés dans le sac (ou cartable)
Le sac sera déposé aux extrémités de la salle

CONTENU :


Titre
Points
Enoncé
pages
Annexe
à rendre
page
I
Test d’alcoolémie
8
2-3
6-7
II 
Expérience historique de l’effet Doppler
7
48
III 
La lumière, une onde
5
5
9


I. Test d’alcoolémie (8 points)
Il existe plusieurs moyens de contrôler le taux d’a lcool présent dans le sang d’un individu ou alcoolémie :
Soit par dosage de l’éthanol à partir d’un échantillon sanguin,
Soit par une estimation à partir de la quantité d’éthanol présente dans l’air expiré. Ce dernier dosage peut être effectué par les éthylotestsou des éthylomètres.
Éthylotests de catégories A
Ils sont constitués d'un tube rempli d'un solide imprégné d'une solution acidifiée de dichromate de potassium, 2 K+(aq) + Cr2O72-(aq). Au contact de l'éthanol, les ions dichromate jaune-orangé, Cr2O72-(aq), oxydent l'éthanol CH3CH2OH en acide éthanoïque CH3COOH avec formation d'ions, Cr3+(aq) vert.

Si l'air expiré contient de l'éthanol, unchangement de couleur s'opère sur une longueur grossièrement proportionnelle à la concentration en alcool de l'air expiré ; la précision est de l'ordre de 20 %.

Éthylotests de catégorie B
Dans ces appareils, grâce à un catalyseur, l'éthanol est oxydé en acide éthanoïque ; cette réaction met en jeu des électrons dont la circulation génère un courant d'intensité proportionnelle à la concentrationd'alcool. Cet appareil à mesure directe à une précision de l'ordre de 5%.
Ces deux types d'appareils donnent des réponses positives avec d'autres alcools, l'éthanoate d'éthyle et l'éthanal généralement présents dans les vins ou les spiritueux.

Éthylomètres à infrarouge
Ces appareils font appel à la propriété qu'ont les alcools d'absorber dans l'infrarouge. Les premiers appareils utilisésréalisaient deux mesures, l'une pour 1 = 3,39 µm, l'autre pour
2 = 3,48 µm.

La présence d'hydrocarbures dans l'air expiré, chez les fumeurs en particulier, a conduit les fabricants à développer des appareils effectuant des mesures pour 3 = 9,46 µm.

Les éthylomètres à infrarouge, appareils à lecture directe sont de plus en plus utilisés, leur
précision est de l'ordre de 2%.
D'aprèsAnnales de Biologie clinique, 2003, vol. 61, n° 3, p. 269-279.
1. Principe de fonctionnement des éthylotests A ou dudosage par prélèvement sanguin
Lors de l’utilisation de ces éthylotests on observe des variations de couleurs. Une réaction d’oxydoréduction est mise en œuvre.
Le spectre d’une solution de dichromate de potassium présente un maximum pour = 450 nm,
Le spectre d’une solution dechlorure de chrome III présente deux maxima, l’un pour = 470 nm, l’autre pour = 660 nm. (Voir les spectres en annexes page 6)
Les couleurs des espèces chimiques en présence sont:
Espèce chimique
CH3CH2OH
Cr2O72-(aq)
Cr3+(aq)
CH3COOH
Couleur des espèces
incolore
jaune-orangé
vert
incolore

1.1. Les couples oxydant/réducteur mis en jeu étant : Cr2O72-(aq)/Cr3+(aq) etCH3COOH/CH3CH2OH Ecrire les demi-équations d’oxydoréduction associées à chaque couple
Lors du test, où l’éthanol est oxydé par l’ion dichromate, la transformation chimique réalisée répond à l’équation :
3 CH3CH2OH + 2 Cr2O72-(aq) + 16 H+(aq)  3 CH3COOH + 4 Cr3+(aq) + 11 H2O
1.2. Donner les couleurs perçues dans les éthylotests de catégorie A :
Avant usage,
Après usage si le test est négatif,
Aprèsusage si le test est positif

2. Suivi par spectrophotométrie
On désire suivre la présence des ions dichromate Cr2O72- (aq). On réalise les réglages préalables de l'appareil:
On sélectionne la longueur d'onde  = 460 nm ;
On réalise « le blanc » avec une solution aqueuse contenant l'ion chrome III Cr3+(aq). Les ions dichromate et chrome n'absorbent pas dans le même domaine de longueur...
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